[發明專利]投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置及方法

無效

• 申請號: 201010243111.7
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN101907833A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 趙磊;鞏巖;張巍;倪明陽;王學亮;袁文全
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B7/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

1.投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征是，它包括第一鏡筒單元組件(1)、第二鏡筒單元組件(2)、隔圈(3)、第一氣體壓力傳感器(7)、第二氣體壓力傳感器(8)和第三氣體壓力傳感器(9)；所述第一鏡筒單元組件(1)與第二鏡筒單元組件(2)之間設置隔圈(3)；

所述第一鏡筒單元組件(1)包括第一鏡筒單元(1-1)、第一鏡框單元(1-2)、第二鏡框單元(1-3)、第一光學元件(1-4)和第二光學元件(1-5)；所述第一鏡筒單元(1-1)為環形結構；第一鏡框單元(1-2)和第二鏡框單元(1-3)依次安裝在第一鏡筒單元(1-1)內；所述第一光學元件(1-4)和第二光學元件(1-5)分別設置在第一鏡框單元(1-2)和第二鏡框單元(1-3)內；

第二鏡筒單元組件(2)包括第二鏡筒單元(2-1)、第三鏡框單元(2-2)、第四鏡框單元(2-3)、第三光學元件(2-4)和第四光學元件(2-5)；所述第三鏡框單元(2-2)和第四鏡框單元(2-3)依次安裝在第二鏡筒單元(2-1)內；第三光學元件(2-4)和第四光學元件(2-5)分別設置在第三鏡框單元(2-2)和第四鏡框單元(2-3)內；

所述第一光學元件(1-4)和第二光學元件(1-5)之間形成第一密封腔(4)；所述第一密封腔(4)內設置第一氣體壓力傳感器(7)；第二光學元件(1-5)與第三光學元件(2-4)之間形成第二密封腔(5)；第三光學元件(2-4)與第四光學元件(2-5)之間形成第三密封腔(6)；所述第三密封腔(6)內設置第三氣體壓力傳感器(9)；所述第二光學元件(1-5)與第三光學元件(2-4)之間形成的第二密封腔(5)由隔圈(3)形成；所述隔圈(3)上設置第二氣體壓力傳感器(8)；

所述第一密封腔(4)的右側設置第一進氣管道(10)，第一密封腔的左側設置第一排氣管道(11)；所述第二密封腔(5)的右側設置第二進氣管道(12)，第二密封腔的左側設置第二排氣管道(13)；所述第三密封腔(6)的右側設置第三進氣管道(14)，第三密封腔的左側設置第三排氣管道(15)。

2.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述的每個密封腔內設置氣體濃度傳感器。

3.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述的每個鏡筒單元的階梯環形面邊緣分別設置凹槽，所述凹槽中涂有密封劑。

4.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述第一光學元件(1-4)、第二光學元件(1-5)、第三光學元件(2-4)和第四光學元件(2-5)的直徑在100mm-300mm之間，所述每個光學元件的重量小于6kg，所述光學元件的材料為熔石英或者氟化鈣。

5.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述鏡框單元為圓環形，所述鏡框單元的內側均勻設置三個凸臺；所述三個凸臺上均勻涂有低應力膠。

6.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述鏡框單元的材料選用銦鋼36或黃銅C360。

7.根據權利要求1所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償裝置，其特征在于，所述的鏡筒單元組件為多個，相鄰的鏡筒單元組件之間設置隔圈；每個鏡筒單元組件內包括多個鏡框組件，每個鏡框組件包括一個光學元件。

8.投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償的方法，其特征是，該方法的具體步驟為：

步驟一、第一氣體壓力傳感器(7)、第二氣體壓力傳感器(8)和第三氣體壓力傳感器(9)分別測量第一密封腔(4)、第二密封腔(5)和第三密封腔(6)內的氣壓，將獲得三個密封腔內的氣壓值經數據采集卡輸入到主控制器；

步驟二、主控制器根據步驟一獲得氣壓值與預定氣壓值比較；如果所述的氣體壓力傳感器檢測密封腔內的氣體壓力值未達到或大于預定的氣壓值，則調整供氣管道和排氣管道工作狀態，返回步驟一；如果所述的每個氣體壓力傳感器檢測密封腔內的氣體壓力值與預定的氣體壓力值相等，則實現光學元件的重力補償。

9.根據權利要求8所述的投影物鏡系統中光學元件重力變形氣壓差補償的方法，其特征在于，步驟二所述的預定氣壓值計算方法為：

根據光學元件在物鏡系統光軸方向上受力平衡的關系，可得公式：

P₂·π(d/2)²-P₁·π(d/2)²＝G+F，

式中G為光學元件的重力，d為光學元件直徑，P₁和P₂分別為兩個密封腔內的氣體壓強，F為每個鏡框單元與對應光學元件間的軸向力；根據設定的F值得到密封腔內的預定氣壓值P₁與P₂。